Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

31/03/202020/07/2021

Автомобильное зарядное устройство

Автомобильное зарядное устройство можно сделать самому за считанные минуты. В этой статье я покажу, как из простого трансформатора, 4 диодов и амперметра на скорую руку собрать автомобильное зарядное устройство.

Схема устройства

Все автолюбители попадали в такую неприятную ситуацию. Есть два выхода: завести машину с заряженного аккумулятора с соседской машины (если сосед не против), на жаргоне автолюбителей это звучит как “прикурить”. Ну и второй выход – это зарядить аккумулятор.

Когда я попал в такую ситуацию в первый раз, то понял, что мне срочно требуется зарядное устройство. Но у меня не было лишней тысячи рублей на покупку зарядного устройства. В интернете нашел очень простую схему и решил собрать зарядное устройство собственными силами.

Схему трансформатора я упростил. Обмотки со второй колонны обозначаются со штрихом.

F1 и F2 – это плавкие предохранители. F2 нужен для защиты от короткого замыкания на выходе цепи, а F1 – от превышении напряжения в сети.

Вот что у меня получилось. Выглядит так себе, но главное работает.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Сборка устройства

Трансформатор

Теперь обо всем по порядку. Силовой трансформатор марки ТС-160 или ТС-180 можно достать из старых черно-белых телевизоров “Рекорд”, но такового я не нашел и пошел в радиомагазин. Давайте разглядим его поближе.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Вот лепестки, куда паяются выводы обмоток трансформатора.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

А вот здесь прямо на трансформаторе есть табличка, на каких лепестках какое напряжение. Это значит, что если подать на лепесток № 1 и 8 220 Вольт, то на лепестках №3 и 6 мы получим 33 Вольта и максимальную силу тока в нагрузку 0,33 Ампера и тд. Но нас больше всего интересуют обмотки №13 и 14. На них мы можем получить 6,55 Вольт и максимальную силу тока 7,5 Ампер.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Для того, чтобы заряжать аккумулятор нам как раз потребуется большая сила тока. Но напряжения то у нас не хватает… Аккумулятор выдает 12 Вольт, но для того, чтобы его зарядить, напряжение зарядки должно превышать напряжение аккумулятора. 6,55 Вольт здесь никак не сгодится. Зарядное устройство нам должно выдавать 13-16 Вольт . Поэтому, мы прибегаем к очень хитрому решению.

Как вы заметили, трансформатор состоит из двух колон. Каждая колонна дублирует другую колонну. Места, где выходят выводы обмоток пронумерованы. Для того, чтобы увеличить напряжение, нам нужно просто-напросто соединить две обмотки последовательно. Для этого соединяем обмотки 13 и 13′ и снимаем напряжение с обмоток 14 и 14′. 6,55 + 6,55 = 13,1 Вольт. Вот такое переменное напряжение мы получим.

Диодный мост

Для того, чтобы выпрямить переменное напряжение, мы используем диодный мост. Собираем диодный мост на мощных диодах, потому как через них будет проходить приличная сила тока. Для этого нам потребуются диоды Д242А или какие-нибудь другие, рассчитанные на ток от 5 Ампер. Через наши силовые диоды может течь прямой ток до 10 Ампер, что идеально подходит нашему самопальному заряднику.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Также можно отдельно купить диодный мост сразу готовым модулем. В самый раз подойдет диодный мост КВРС5010, который можно купить на Али по этой ссылке или в ближайшем радиомагазине

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Полностью посаженный аккумулятор обладает низким напряжением. По мере зарядки напряжение на нем становится все больше и больше. Следовательно, у нас сила тока в цепи в самом начале зарядки будет очень большая, а потом пойдет на убыль. Согласно Закону Джоуля-Ленца, при большой силе тока будет происходить нагрев диодов. Поэтому, чтобы их не спалить, нужно отбирать от них тепло и рассеивать в окружающем пространстве. Для этого нам нужны радиаторы. В качестве радиатора я разобрал нерабочий компьютерный блок питания, разрезал на полоски жестянку и прикрутил к ним по диоду.

Амперметр

Для чего в схеме амперметр? Для того, чтобы контролировать процесс зарядки. Не забудьте подключить амперметр последовательно нагрузке.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Когда аккумулятор полностью разряжен, он начинает жрать (слово “кушать” думаю здесь неуместно) ток. Жрет он порядка 4-5 Ампер. По мере зарядки он кушает все меньше и меньше силы тока. Поэтому, когда стрелка прибора покажет на 1 Ампер, то аккумулятор можно считать заряженным. Все гениально и просто :-).

Крокодилы

Выводим два крокодила для клемм аккумулятора с нашего зарядного устройства. При зарядке не путайте полярность. Лучше как-нибудь пометить их или взять разных цветов.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Если все правильно собрано, то на крокодилах мы должны увидеть вот такую форму сигнала (по идее верхушки должны быть сглажены, так как синусоида), но разве что-то предъявишь нашему провайдеру электричества ))). В первый раз видите что-то подобное? Бегом сюда!

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Импульсы постоянного напряжения лучше заряжают аккумулятор, чем чистый постоянный ток. А как получить чистый постоянный ток из переменного описано в статье Как получить из переменного напряжения постоянное.

Заключение

Не поленитесь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Не проверяйте на искру напряжение на крокодилах зарядника, иначе лишитесь предохранителя.

Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет при максимальное токе, что не самый лучший режим зарядки для вашего аккумулятора. При перезаряде начинет “кипеть” электролит и в окружающее пространство начнут выделяться ядовитые пары.

Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Где купить

На Алиэкспрессе есть действительно хорошие и толковые зарядки, которые намного легче обыкновенных трансформаторных зарядных устройств. Их цена в среднем от 1000 рублей.

Автоматическое зарядное устройство ЭЛЕКТРОНИКА УЗ-А-6/12-6Д-УХЛ 3.1

Устройство зарядное автоматическое УЗ-А-6/12-6,3-УХЛ 3.1 (в дальнейшем -устройство УЗ-А) предназначено для заряда 6-ти и 12-ти вольтовых стартерных аккумуляторных батарей, установленных на мотоциклах и автомобилях личного пользования.

Перед началом эксплуатации устройства УЗ-А (необходимо изучить настоящее руководство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи.

Устройство УЗ-А имеет плавную установку зарядного тока, электронную схему защиты, обеспечивающую сохранность аккумуляторной батареи при перегрузках, коротких замыканиях и неправильной полярности подключения выходных зажимов. При этом защита выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в случае, если к выходным зажимам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея).

Устройство УЗ-А рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 10 °С до плюс 40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С.

Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумуляторной батарее не менее 4-х вольт.

Технические данные

Напряжение питающей сети — 220 ± 22 В;
Частота сети — 50 ± 05 Гц;
Диапазон установки тока заряда — 0,5 — 6,3 А;
Автоматическое отключение от аккумуляторной батареи через -10,5 ± 1 ч;
Потребляемая мощность, не более -145 Вт;
Переменное напряжение для питания переносной автомобильной лампы (12 или 36±2В).

На лицевой панели расположены:

светодиод «СЕТЬ», сигнализирующий о включении устройства в сеть;
индикатор тока для контроля тока заряда;
кнопка включения устройства зарядного в режим заряда;
ручка для установки тока заряда;
светодиод, сигнализирующий об окончании цикла заряда.

На заднюю стенку устройства зарядного вынесен радиатор для охлаждения выпрямителя. На радиаторе установлены розетка для питания переносной лампы (12 или 36 В), электропаяльника и др., и предохранитель.

В нижней части корпуса, устройства имеется ниша, в которую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами «+» и «-» для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Рис. 1. Внешний вид устройства зарядного автоматического «Электроника».

Проверка работоспособности зарядного устройства

В условиях продажи зарядного устройства в магазине при отсутствии аккумулятора, а также у потребителя для проверки работоспособности зарядного устройства, допускается кратковременно использовать вместо аккумулятора батарейки из сухих элементов общим напряжением не менее 4 В (удобнее всего использовать батарейку на напряжение 4,5 В, допускается использование последовательно включенных элементов по 1,5 В каждый — не менее 3х элементов).

Проверку производить следующим образом:

Установить ручку В в крайнее левое положение.
Подключить контактные зажимы зарядного устройства к выводам батареи, соблюдая полярность: зажим «+» устройства к «+» батарейки, а зажим «-» устройства к «-» батарейки.
Включить зарядное устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом па лицевой панели устройства загорится светодиод «СЕТЬ» и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод. Нажать кнопку [i]. При этом, если горел светодиод, то он погаснет.
Поворотом ручки по часовой стрелке убедиться в изменении тока (ток будет плавно увеличиваться). Это является критерием работоспособности устройства. Примечание. Во избежание преждевременного выхода проверочной батареи из строя рекомендуется проверку тока проводить не более 5 ч- 10 секунд и величину тока устанавливать не более 3-5 А.
После проверки выведите ручку (против часовой стрелки до отсутствия показаний зарядного тока. Отключите зарядное устройство от сети и от батарейки.

Требования по технике безопасности

При эксплуатации устройства УЗ-А не допускается:

замена предохранителя, а также ремонт устройства во включенном состоянии;
механическое повреждение изоляции сетевого шнура, проводов выходных зажимов, а также попадание на него химически активной среды (кислот, масел, бензина и Т.Д.).

В процессе заряда допускается превышение температуры корпуса устройства над температурой окружающей среды не более 60 °С.

Устройство изделия

Устройство УЗ-А представляет собой выпрямитель с плавной установкой тока. С выводов 3, 6 сетевого трансформатора Т1 напряжение поступает на 2[-полупериодный управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах VS1 и VS2.

Выпрямленное напряжение подается на аккумуляторную батарею через контакты X1 («плюс») и Х2 («минус»). Для контроля величины тока заряда служит индикатор тока РА1.

Для отключения цепи заряда от аккумулятора через 10,5 ± 1 час, управления работой тиристоров и установки необходимого тока заряда служит схема, собранная на транзисторах VT1 + VT11 и микросхеме DD1.

На транзисторе VT1 выполнен формирователь импульсов с частотой 50 Гц, на интегральной схеме DD1 — счетчик импульсов, на транзисторах VT8 и VT10 — делитель частоты на 2, на транзисторе VT6 — управляемый генератор (стабилизатор) тока.

При этом необходимый ток заряда устанавливается потенциометром RP1.

Генератор управляющих импульсов выполнен на транзисторах VTЗ и VT7.

Транзистор VT2 является усилителем этих импульсов по мощности.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Рис. 2. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического «Электроника» — вариант 1 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской схеме).

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Рис. 3. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического «Электроника» — вариант 2 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской плате).

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Рис. 4. Монтажная плата устройства зарядного автоматического «Электроника».

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема

Рис. 5. Монтажная плата устройства зарядного автоматического «Электроника».

На транзисторе VT11 выполнена схема защиты от короткого замыкания и переполюсовки выводов.

Схема на транзисторах VT4 и VT5 служит для переключения устройства в режим уменьшенного тока (через 6 — 8 часов ток уменьшится в 1,3 — 2,5 раза).

На диодах VD7 и VD8 собран выпрямитель питания схемы формирователя импульсов и счетчика. Диоды VD5 и VD6 запрещают подачу импульсов на управляющий электрод тиристора в момент, когда к тиристору приложено обратное напряжение.

Для индикации включения сети и конца заряда служат светодиоды VD2 и VD13.

Предприятие — изготовитель оставляет за собой право замены отдельных элементов схемы, не влияющих на технические характеристики изделия.

Подготовка и порядок работы

Вынуть из ниши сетевой шнур и контактные зажимы.

Установить устройство устойчиво на ручку — подставку.

Установить ручку регулировки в крайнее левое положение.

Подключить контактные зажимы устройства к выводам аккумуляторной батареи, соблюдая полярность:

«+» зажима устройства к «+» аккумуляторной батареи;
«-» зажима устройства к «-» аккумуляторной батареи.

Включить устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом на лицевой панели загорится светодиод «СЕТЬ» и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод.

Нажать кнопку [i]. При этом, если после включения горел светодиод И, то он погаснет. Поворотом ручки регулировки установить по индикатору тока необходимый ток заряда.

При заряде аккумуляторной батареи ток заряда в первый момент может возрастать, а затем по мере заряда постепенно уменьшается, что является признаком увеличения ЭДС аккумуляторной батареи. Для улучшения режима заряда аккумулятора через 6-8 часов ток заряда автоматически уменьшится в 1,3 — 2,5 раза.

Через 10,5 часов (± 1 час) устройство автоматически отключается от аккумуляторной батареи, при этом на лицевой панели загорится светодиод.

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.

Автомобильное зарядное устройство

Схема устройства

Схему трансформатора я упростил. Обмотки со второй колонны обозначаются со штрихом.

Вот что у меня получилось. Выглядит так себе, но главное работает.

Автомобильное зарядное устройство | Как собрать самому, схема